Tarea # 2 Física IProfesor: Rodolfo BernalUniversidad de Sonora

1. Un objeto con velocidad inicial de 8.0 m/s se mueve a lo largo de una línea recta con aceleración constante y recorre 640 m en 40 s. Para el intervalo de 40 s, encuentre (a) la velocidad promedio, (b) la velocidad final, y (c) la aceleración.  Sol. (a) 16 m/s, (b) 24 m/s, (c) 0.40 m/s2.

2. Un camión inicia del reposo y se mueve con aceleración constante de 5.0 m/s2. Encuentre su rapidez y la distancia recorrida después de 4.0 s. Sol. 20 m/s, 40 m.

3. Una caja se deja deslizar por un plano inclinado. Inicialmente estaba en reposo y adquiere una rapidez de 2.7 m/s en 3.0 s. Encuentre (a) la aceleración y (b) la distancia que se movió en los primeros 6.0 s. Sol. 0.90 m/s2, 16 m.

4. Un carro está acelerando uniformemente y pasa dos puntos de referencia que están separados por 30 m. El tiempo que le tomó cruzar el segundo punto después de cruzar el primero es 4.0 s, y la rapidez del carro al momento de cruzar el primer punto era 5.0 m/s. Encuentre la aceleración del carro y su rapidez al momento de cruzar el segundo punto. Sol. 1.3 m/s2, 10 m/s.

5. La velocidad de un auto se incrementa uniformemente de 6.0 m/s a 20 m/s mientras cubre 70 m en línea recta. Encuentre la aceleración y el tiempo que le toma. Sol. 2.6 m/s2, 5.4 s.

6. Un avión inicia desde el reposo y acelera uniformemente en línea recta sobre la pista antes de despegar. Recorre 600 m en 12 s. Encuentre (a) la aceleración, (b) la rapidez después de 12 s, y (c) la distancia que recorre durante el doceavo segundo. Sol. (a) 8.3 m/s2, (b) 0.10 km/s, (c) 96 m.

7. Un tren que está inicialmente moviéndose en línea recta a 30 m/s reduce su velocidad uniformemente hasta detenerse en 44 s. Encuentre la aceleración y la distancia en la que se detiene a partir del momento en que empieza a reducir la velocidad. Sol. -0.68 m/s 2, 0.66 km.

8. Un objeto que se mueve a 13 m/s frena uniformemente a razón de 2 m/s cada segundo por un tiempo de 6.0 s. Determine (a) su rapidez final, (b) su rapidez promedio durante los 6.0 s, y (c) la distancia que se mueve en los 6.0 s. Sol. (a) 1.0 m/s; (b) 7.0 m/s; (c) 42 m.

9. Un objeto cae libremente a partir del reposo. Encuentre (a) su aceleración, (b) la distancia que desciende en 3.0 s, (c) su rapidez después de caer 70 m, (d) el tiempo que le toma alcanzar una rapidez de 25 m/s, y (e) el tiempo que tarda en caer 300 m. Sol. (a) -9.81 m/s2, (b) 44 m, (c) 37 m/s, (d) 2.6 s, (e) 7.8 s.

10. Un trozo de mármol que se arroja desde un puente golpea el agua del río bajo el puente en 5.0 s. Calcule (a) la rapidez con que golpea al agua, y (b) la altura del puente. Sol. (a) 49 m/s, (b) 0.12 km. 

11. Una piedra es lanzada verticalmente hacia abajo con una rapidez inicial de 8.0 m/s desde una altura de 25 m. Encuentre (a) el tiempo que le toma alcanzar el suelo, (b) la rapidez con la que lo golpea. Sol. (a) 1.6 s; (b) 24 m/s.

12. Una pelota de béisbol se lanza directamente hacia arriba con una rapidez de 30 m/s. (a) ¿Durante cuánto tiempo ascenderá? (b) ¿Cuánto subirá? (c) ¿Cuánto tiempo tardará en

regresar al punto desde el que fue lanzada? (d) ¿Cuándo será su rapidez 16 m/s?. Sol. (a) 3.1 s; (b) 46 m; (c) 6.1 s; (d) 1.4 s y 4.7 s.

13. Una botella arrojada desde un globo alcanza el suelo en 20 s. Determine la altura a la que está el globo si (a) estaba en reposo en el aire y (b) si estaba ascendiendo con una rapidez de 50 m/s cuando se soltó la botella. Sol. (a) 2.0 km; (b) 0.96 km.

14. Dos pelotas se dejan caer desde alturas diferentes. Se deja caer la segunda 1.5 s después de la primera, pero ambas golpean el suelo al mismo tiempo, 5.0 s después de que se soltó la primera pelota. (a) ¿Cuál es la diferencia entre las alturas desde las que se dejaron caer las pelotas? (b) ¿Desde qué altura se dejó caer la primera pelota?. Sol. (a) 63 m; (b) 0.12 km.

15. Un balín, rodando a una rapidez de 20 m/s sobre una mesa de 80 cm de altura, cae al suelo al llegar a la orilla de la mesa. (a) ¿Cuánto tiempo tarda en llegar al suelo?, (b) ¿qué tan lejos horizontalmente, respecto a la orilla de la mesa, golpea al piso?. Sol. (a) 0.40 s, (b) 8.1 cm.

16. Un objeto proyectado hacia arriba a un ángulo de 50° respecto a la horizontal tiene una rapidez horizontal de 40 m/s. (a) ¿Cuánto tardará en golpear el suelo? (b) ¿Qué tan lejos desde el punto desde el que fue lanzado caerá? (c) ¿Con qué ángulo respecto a la horizontal caerá?. Sol. (a) 9.7 s; (b) 0.39 km; (c) 50°.

17. Un objeto es proyectado hacia abajo a un ángulo de 30° con respecto a la horizontal, desde lo alto de un edificio de 170 m de altura. Su rapidez inicial es de 40 m/s. (a) ¿Cuánto tiempo tardará en golpear el suelo? (b) ¿Qué tan lejos del pie del edificio golpeará?, (c) ¿con qué ángulo golpeará?. Sol. (a) 4.2 s; (b) 0.15 km; (c) 60°.

18. Una manguera que yace sobre el suelo dispara un chorro de agua a un ángulo de 40° con respecto a la horizontal. La rapidez del agua es 20 m/s cuando sale de la manguera. ¿A qué altura golpeará el agua una pared que está a 8.0 m de distancia?. Sol. 5.4 m.

19. Durante la Serie Mundial de Béisbol, un jugador de los New York Yankees, el equipo deportivo con más títulos en la historia, batea una pelota de home run (jonrón) con una velocidad de 40 m/s y a un ángulo de 26° sobre la horizontal. Un fielder (jardinero) que puede alcanzar la pelota hasta 3.0 por encima del nivel del terreno de juego se pega contra la barda que está a 110 m del home plate. La pelota estaba 120 cm sobre el suelo cuando fue bateada. ¿Qué tan arriba del guante del jardinero pasará la pelota?. Sol. 6.0 m.

20. Pruebe que una pistola disparará tres veces más alto cuando su ángulo de elevación sobre la horizontal es 60°, que cuando es 30°, pero la bala alcanzará la misma distancia.

21. Una pelota se lanza formando un ángulo de 30° con la horizontal, y llega a la cornisa del techo de un edificio de enfrente, que está a 20 m de distancia. La cornisa está 5.0 m por encima del punto de lanzamiento. ¿Qué tan rápido fue lanzada la pelota?. Sol. 20 m/s.

22. Una pelota se lanza directamente hacia arriba con una rapidez v desde un punto h metros por encima del suelo. Muestre que el tiempo que le toma golpear el suelo es

( v /g ) [1+√1+(2hg /v2)].